JP2007278168A - Fuel injection control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う多段噴射により内燃機関の出力を制御する燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device that controls the output of an internal combustion engine by multistage injection in which fuel is injected a plurality of times within one combustion cycle.
ディーゼル機関の排気系に排出される排気特性を制御すべく、排気系に酸素濃度センサを備えるものが周知である。ここでは、酸素濃度センサによって検出される酸素濃度と目標とする酸素濃度との差に基づくフィードバック制御により、排気特性を良好に保つことが意図されている。ただし、排気系に排気が排出された後、酸素濃度センサによって排気中の酸素濃度が検出されるまでには、特にディーゼル機関の運転状態が変化する過渡時等において、応答遅れが生じる。このため、ディーゼル機関の燃焼室内の酸素濃度と酸素センサによって検出されている酸素濃度との間にはずれが生じ、結果として排気特性の制御性が低下するおそれがある。 In order to control the exhaust characteristics discharged to the exhaust system of a diesel engine, it is well known to provide an oxygen concentration sensor in the exhaust system. Here, it is intended to maintain good exhaust characteristics by feedback control based on the difference between the oxygen concentration detected by the oxygen concentration sensor and the target oxygen concentration. However, after exhaust gas is discharged into the exhaust system, there is a delay in response, particularly during a transition in which the operating state of the diesel engine changes, until the oxygen concentration in the exhaust gas is detected by the oxygen concentration sensor. For this reason, a deviation occurs between the oxygen concentration in the combustion chamber of the diesel engine and the oxygen concentration detected by the oxygen sensor, and as a result, the controllability of the exhaust characteristics may be reduced.
そこで従来は、例えば下記特許文献1に見られるように、ディーゼル機関の排気中の酸素濃度を予測し、予測された酸素濃度と目標とする酸素濃度との差に基づくフィードバック制御をする制御装置も提案されている。この制御装置によれば、上記応答遅れの問題を回避することができ、ひいては、排気特性の制御性を高く維持することができる。
Therefore, conventionally, for example, as seen in
また、上記制御装置では、ディーゼル機関の定常運転状態時において、燃料噴射量と回転速度とによって定まる複数の領域のそれぞれにおいて、予測される酸素濃度と検出値との差に基づき、予測値のずれ量を学習することも提案されている。これにより、例えば燃料噴射弁の噴射特性が酸素濃度を予測する際に想定した基準となる噴射特性からずれるために予測値にずれが生じたとしても、そのずれ量を補償しつつ予測を行うことが可能となる。 Further, in the above control device, in the steady operation state of the diesel engine, the predicted value shifts based on the difference between the predicted oxygen concentration and the detected value in each of the plurality of regions determined by the fuel injection amount and the rotational speed. It has also been proposed to learn quantities. Thus, for example, even if a deviation occurs in the predicted value because the injection characteristic of the fuel injection valve deviates from the reference injection characteristic assumed when predicting the oxygen concentration, the prediction is performed while compensating for the deviation amount. Is possible.
ところで、ディーゼル機関においては、通常、単一の気筒における1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う多段噴射制御がなされている。この場合、燃料噴射弁の噴射特性が基準となる特性に対してずれている場合、噴射回数の相違に応じて各燃焼サイクル内での上記酸素濃度の予測値のずれ量が異なることとなる。一方、多段噴射の噴射回数は、基本的には、ディーゼル機関の出力軸の回転速度と要求される噴射量とによって定められる。この場合、上記制御装置のように、燃料噴射量と回転速度とによって定まる複数の領域毎にずれ量を学習することで、上記噴射段の相違による酸素濃度の予測のずれ量を補償することができる。 By the way, in a diesel engine, usually, multistage injection control is performed in which fuel injection is performed a plurality of times within one combustion cycle in a single cylinder. In this case, when the injection characteristic of the fuel injection valve is deviated from the reference characteristic, the deviation amount of the predicted value of the oxygen concentration in each combustion cycle differs depending on the difference in the number of injections. On the other hand, the number of injections of multistage injection is basically determined by the rotational speed of the output shaft of the diesel engine and the required injection amount. In this case, as in the above control device, it is possible to compensate for the predicted shift amount of the oxygen concentration due to the difference in the injection stage by learning the shift amount for each of a plurality of regions determined by the fuel injection amount and the rotation speed. it can.
しかし、近年、排気特性の更なる向上や騒音の抑制等の要求から、上記噴射回数がディーゼル機関の暖機の有無等の様々な要素によって変更されるようになってきている。この場合には、上記領域毎のずれ量の学習によっては噴射回数の相違による噴射量のずれ量の相違を反映することができないため、酸素濃度の予測値のずれ量を適切に補償することができない。これに対し、上記噴射回数を定めるためのパラメータを全て用いて領域を定め、これら各領域毎にずれ量を学習することも考えられる。しかしこれでは、領域の数が膨大となり、各領域の学習機会が著しく少なくなるため、実用に耐え得るものではない。 However, in recent years, the number of injections has been changed depending on various factors such as whether or not the diesel engine has been warmed up due to demands for further improvement of exhaust characteristics and noise suppression. In this case, since the difference in the injection amount due to the difference in the number of injections cannot be reflected by learning the amount of deviation for each region, it is possible to appropriately compensate for the amount of deviation in the predicted value of the oxygen concentration. Can not. On the other hand, it is also conceivable that a region is defined using all the parameters for determining the number of injections, and a deviation amount is learned for each region. However, in this case, the number of areas becomes enormous, and learning opportunities in each area are remarkably reduced, so that it cannot be practically used.
なお、上記制御装置に限らず、多段噴射により内燃機関の出力を制御する燃料噴射制御装置にあっては、噴射特性のずれに起因した噴射量の合計のずれ量が噴射段に応じて変動するために内燃機関の出力の制御性が低下するこうした実情も概ね共通したものとなっている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、1燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射を行う場合であれ、内燃機関の出力の制御性を高く維持することのできる燃料噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to maintain high controllability of the output of an internal combustion engine even when a plurality of fuel injections are performed in one combustion cycle. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device that can be used.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、前記燃料噴射制御に伴う前記内燃機関の排気中の酸素濃度の予測値を算出する手段と、前記酸素濃度の検出値と前記予測値との差を前記多段噴射の1回当たりの噴射による差に換算することで、前記内燃機関の燃料噴射弁の噴射特性のずれ量を学習する学習手段とを備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, a means for calculating a predicted value of the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine accompanying the fuel injection control, and a difference between the detected value of the oxygen concentration and the predicted value are calculated by the multistage injection. Learning means for learning a deviation amount of the injection characteristic of the fuel injection valve of the internal combustion engine by converting into a difference due to one injection.
上記構成において、酸素濃度の検出値と予測値との差は、燃料噴射弁の噴射特性が酸素濃度の予測に際して想定した基準となる特性からずれることに起因して生じると考えられる。ただし、検出値と予測値との差は、上記噴射特性のずれのみならず、噴射回数にも依存している。この点、上記構成では、検出値と予測値との差を多段噴射の1回あたりの噴射による差に換算することで、噴射回数による影響を除去し、噴射特性のずれ量を学習することができる。このため、この学習されたずれ量に基づき、出力を制御するためのアクチュエータの操作量を補正することで、出力の制御性を高く維持することができる。 In the above configuration, the difference between the detected value and the predicted value of the oxygen concentration is considered to be caused by the deviation of the injection characteristic of the fuel injection valve from the reference characteristic assumed in the prediction of the oxygen concentration. However, the difference between the detected value and the predicted value depends not only on the deviation in the injection characteristics but also on the number of injections. In this regard, in the above configuration, the difference between the detected value and the predicted value is converted into the difference due to the injection per multistage injection, thereby removing the influence of the number of injections and learning the deviation amount of the injection characteristics. it can. For this reason, the controllability of the output can be maintained high by correcting the operation amount of the actuator for controlling the output based on the learned deviation amount.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記噴射特性のずれは、噴射開始時期の指令値に対する実際の噴射開始時期の遅れ量のずれに起因して噴射期間がずれることによるものであり、前記学習手段は、前記噴射期間のずれを定量化したものを前記ずれ量として学習することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the deviation in the injection characteristic is caused by a deviation in an injection period due to a deviation in a delay amount of an actual injection start timing with respect to a command value of the injection start timing. According to another aspect of the present invention, the learning means learns, as the shift amount, a value obtained by quantifying the shift in the injection period.
上記構成では、噴射開始時期の指令値に対する実際の噴射開始時期の遅れ量のずれに起因して噴射期間がずれることに着目し、噴射期間のずれ量を定量化する。この定量化は、噴射期間のずれ量そのものや、噴射期間のずれによって生じる噴射量のずれ量等の噴射期間のずれと相関を有する要素の定量化として行うことができるため、噴射特性のずれ量を定量化する際に用いられるパラメータ数を低減することができる。 In the above configuration, focusing on the fact that the injection period is shifted due to a shift in the actual injection start timing delay amount with respect to the command value of the injection start timing, the amount of shift in the injection period is quantified. Since this quantification can be performed as a quantification of an element having a correlation with an injection period deviation, such as an injection period deviation itself or an injection quantity deviation caused by an injection period deviation, an injection characteristic deviation amount The number of parameters used in quantifying can be reduced.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記学習手段は、前記検出値及び前記予測値の差と前記内燃機関において燃焼に供される空気量とに基づき前記多段噴射に伴う噴射量の合計のずれ量を算出する手段と、該合計のずれ量を前記多段噴射の噴射回数によって除算することで前記噴射特性のずれ量を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the learning means is configured to perform the multistage injection based on a difference between the detected value and the predicted value and an amount of air to be burned in the internal combustion engine. And means for calculating a total deviation amount of the injection amount, and a calculation means for calculating the deviation amount of the injection characteristic by dividing the total deviation amount by the number of injections of the multistage injection. To do.
上記構成において、予測値と検出値との差に燃焼に供される空気量を乗算することで、同空気量当たりの酸素量の差を算出することができる。この酸素量の差は、燃料噴射量のずれによって生じると考えられる。このため、単位量の燃料を燃焼させるために必要な酸素量に基づき、酸素量差を上記合計のずれ量に換算することができる。そして、この合計のずれ量を噴射回数によって除算することで、1回の噴射に伴う噴射量のずれ量を算出することができる。 In the above configuration, by multiplying the difference between the predicted value and the detected value by the amount of air to be used for combustion, the difference in the amount of oxygen per the amount of air can be calculated. This difference in oxygen amount is considered to be caused by a difference in fuel injection amount. For this reason, based on the amount of oxygen required to burn the unit amount of fuel, the difference in oxygen amount can be converted into the total deviation amount. Then, by dividing the total deviation amount by the number of injections, the deviation amount of the injection amount accompanying one injection can be calculated.
請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記燃料噴射弁は、噴射期間と噴射量との間に比例関係があるものであって且つその比例係数が変化する変曲点を有するものであり、前記学習手段は、前記検出値及び前記予測値の差と前記内燃機関において燃焼に供される空気量とに基づき前記多段噴射に伴う噴射量の合計のずれ量を算出する手段と、前記実際の噴射開始時期の遅れ量のずれ分だけ噴射期間がずれるとの想定の下で前記多段噴射の噴射回数及び前記変曲点に基づき前記合計のずれ量から前記噴射特性のずれ量を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, the fuel injection valve has an inflection point at which the proportionality coefficient changes between the injection period and the injection amount. And the learning means calculates a total deviation amount of the injection amounts associated with the multistage injection based on a difference between the detected value and the predicted value and an air amount to be burned in the internal combustion engine. And a deviation amount of the injection characteristic from the total deviation amount based on the number of injections of the multistage injection and the inflection point on the assumption that the injection period is shifted by a deviation amount of the delay amount of the actual injection start timing. And calculating means for calculating.
上記構成において、予測値と検出値との差に燃焼に供される空気量を乗算することで、同空気量当たりの酸素量の差を算出することができる。この酸素量の差は、燃料噴射量のずれによって生じると考えられる。このため、単位量の燃料を燃焼させるために必要な酸素量に基づき、酸素量差を上記合計のずれ量に換算することができる。 In the above configuration, by multiplying the difference between the predicted value and the detected value by the amount of air to be used for combustion, the difference in the amount of oxygen per the amount of air can be calculated. This difference in oxygen amount is considered to be caused by a difference in fuel injection amount. For this reason, based on the amount of oxygen required to burn the unit amount of fuel, the difference in oxygen amount can be converted into the total deviation amount.
一方、実際の噴射開始時期のずれ分だけ噴射期間がずれる場合には、噴射期間と噴射量とによって定まる直線であって基準となる噴射特性を示す直線全体を噴射期間方向に上記ずれ分だけずらすことで得られる直線が、実際の噴射特性を表すこととなる。このため、各噴射段の噴射による燃料噴射のずれ量は、噴射回数と変曲点と上記合計のずれ量とによって、一義的に定めることができる。 On the other hand, when the injection period deviates by the actual injection start timing, the entire straight line that is determined by the injection period and the injection amount and indicates the reference injection characteristic is shifted in the injection period direction by the above-described deviation. The straight line obtained in this way represents the actual injection characteristics. For this reason, the deviation amount of the fuel injection due to the injection of each injection stage can be uniquely determined by the number of injections, the inflection point, and the total deviation amount.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記学習手段は、前記噴射特性のずれ量を、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力によって定義される複数の領域毎に学習するものであり、前記複数の領域毎に学習される前記噴射特性のずれ量を記憶する記憶手段を更に備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the learning means defines the amount of deviation of the injection characteristic by the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve. Learning is performed for each of a plurality of regions, and further includes storage means for storing a deviation amount of the injection characteristic learned for each of the plurality of regions.
噴射特性のずれ量は、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力に顕著に依存する傾向にある。この点、上記構成では、燃料の圧力によって定義される複数の領域毎に噴射特性のずれ量を学習することで噴射特性のずれ量の燃圧依存性を学習することができるため、噴射特性のずれ量を高精度に学習することができる。 The amount of deviation in the injection characteristics tends to depend significantly on the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve. In this regard, in the above configuration, since it is possible to learn the fuel pressure dependence of the amount of deviation of the injection characteristic by learning the amount of deviation of the injection characteristic for each of a plurality of regions defined by the fuel pressure, the deviation of the injection characteristic The amount can be learned with high accuracy.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記学習手段は、前記噴射特性のずれ量を、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力と前記内燃機関の出力軸の回転速度とによって定義される複数の領域毎に学習するものであり、前記複数の領域毎に学習される前記噴射特性のずれ量を記憶する記憶手段を更に備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the learning means determines the amount of deviation in the injection characteristics, the pressure of fuel supplied to the fuel injection valve, and the internal combustion engine. And learning means for each of the plurality of regions defined by the rotational speed of the output shaft, and further comprising storage means for storing the deviation amount of the injection characteristic learned for each of the plurality of regions. .
上記酸素濃度の予測値と検出値との差に応じて噴射特性のずれ量を学習する場合、酸素濃度を検出する手段の検出誤差や、吸入空気量の検出誤差等の影響を受けるおそれがある。この場合、噴射特性のずれ量として学習されるものには、実際にはこれらの検出誤差が反映されるため、内燃機関の運転状態に応じて上記ずれ量が変動するおそれがある。そして、上記検出誤差によるずれ量の学習結果の変動を回避するためには、酸素濃度や吸入空気量の変動の要因となる回転速度と噴射量とによって分割される領域毎にずれ量の学習をすることが望ましい。一方、噴射特性のずれ量は、燃料の圧力に顕著に依存する傾向にある。このため、噴射特性のずれ量は、燃料の圧力によって定まる複数の領域毎に学習されることが望ましい。そして、燃料の圧力は、噴射量と回転速度とに応じて決定されるため、回転速度と燃料の圧力とによって分割された領域毎にずれ量を学習するなら、回転速度と噴射量とに応じた上記検出誤差による上記変動を抑制することができるとともに、噴射特性のずれ量の燃圧依存性をも学習することができる。 When the deviation amount of the injection characteristic is learned according to the difference between the predicted value and the detected value of the oxygen concentration, there is a risk of being influenced by a detection error of the means for detecting the oxygen concentration, a detection error of the intake air amount, etc. . In this case, since the detection error is actually reflected in what is learned as the deviation amount of the injection characteristic, the deviation amount may vary depending on the operating state of the internal combustion engine. In order to avoid the fluctuation in the learning result of the deviation amount due to the detection error, the deviation amount is learned for each region divided by the rotation speed and the injection amount that cause the fluctuation of the oxygen concentration and the intake air amount. It is desirable to do. On the other hand, the amount of deviation in the injection characteristics tends to depend significantly on the fuel pressure. For this reason, it is desirable that the deviation amount of the injection characteristic is learned for each of a plurality of regions determined by the fuel pressure. Since the fuel pressure is determined according to the injection amount and the rotation speed, if the deviation amount is learned for each region divided by the rotation speed and the fuel pressure, the fuel pressure is determined according to the rotation speed and the injection amount. In addition, it is possible to suppress the fluctuation due to the detection error and to learn the fuel pressure dependence of the deviation amount of the injection characteristic.
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記排気中の酸素濃度の目標値を算出する目標値算出手段と、前記予測値を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記排気中の酸素濃度を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを更に備え、前記操作手段は、前記フィードバック制御に用いる前記予測値として、前記学習手段によって学習されるずれ量を用いて算出された予測値を用いることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
上記構成では、予測値を目標値にフィードバック制御するために、排気中の酸素濃度の検出値を目標値にフィードバック制御する場合と比較して、内燃機関の過渡運転時等において燃焼室から排出される排気中の実際の酸素濃度と検出値とのずれによる制御性の低下を好適に回避することができる。しかも、上記フィードバック制御に用いる予測値を、学習手段によって学習される噴射特性のずれ量を用いて算出することで、燃料噴射弁の噴射特性のずれを補償することもできる。 In the above configuration, in order to feedback control the predicted value to the target value, compared with the case where the detected value of the oxygen concentration in the exhaust gas is feedback controlled to the target value, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber during the transient operation of the internal combustion engine. Therefore, it is possible to suitably avoid a decrease in controllability due to a difference between the actual oxygen concentration in the exhaust gas and the detected value. In addition, by calculating the predicted value used for the feedback control using the deviation amount of the injection characteristic learned by the learning means, the deviation of the injection characteristic of the fuel injection valve can be compensated.
請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記内燃機関は、排気系に排出される排気を吸気系に還流させる排気還流通路と、該排気還流通路の流路面積を調節するEGRバルブとを備え、前記操作手段は、前記予測値を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記EGRバルブの開度を操作することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the internal combustion engine adjusts a flow area of the exhaust gas recirculation passage for recirculating the exhaust gas discharged to the exhaust system to the intake system and the exhaust gas recirculation passage. And an EGR valve, wherein the operation means operates an opening of the EGR valve so as to feedback control the predicted value to the target value.
上記構成では、EGRバルブの開度を操作することで、酸素濃度を目標値にフィードバック制御することができる。特に、上記噴射特性のずれを排気の還流量にて補正するために、上記ずれの学習に検出手段の検出誤差が反映されたとしても、噴射量補正をする場合と比較して、検出誤差による出力トルクの意図せぬ変動を生じさせにくい。 In the above configuration, the oxygen concentration can be feedback controlled to the target value by operating the opening of the EGR valve. In particular, in order to correct the deviation of the injection characteristic by the recirculation amount of the exhaust gas, even if the detection error of the detecting means is reflected in the learning of the deviation, the detection error is caused in comparison with the case of correcting the injection amount. It is difficult to cause unintended fluctuations in output torque.
請求項9記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記燃料噴射弁に対する噴射量の指令値に基づき、前記燃料噴射弁を開閉操作する開閉操作手段を更に備え、前記開閉操作手段は、前記指令値に応じて前記燃料噴射弁の操作量を設定するに際し、前記学習手段によって学習される前記ずれ量に応じて、その設定を補正することを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of
上記構成では、指令値に応じて燃料噴射弁の操作量を設定する際に、ずれ量に応じてその設定を補正することで、上記噴射特性のずれにかかわらず、実際の噴射量と指令値とを高精度に一致させることができる。 In the above configuration, when setting the operation amount of the fuel injection valve according to the command value, by correcting the setting according to the deviation amount, the actual injection amount and the command value regardless of the deviation in the injection characteristics. Can be matched with high accuracy.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をコモンレール式ディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a fuel injection control device according to the present invention is applied to a fuel injection control device of a common rail diesel engine will be described with reference to the drawings.
図1に本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。 FIG. 1 shows the overall configuration of the engine system according to the present embodiment.
図示するように、ディーゼル機関10の吸気通路12の上流には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12は、吸気バルブ16の開動作によって、燃焼室18と連通される。燃焼室18には、燃料噴射弁40の先端部が突出しており、燃料噴射弁40により燃料が供給される。これにより燃焼室18内で燃料の燃焼が生じ、この燃焼エネルギが、ピストン20の運動エネルギに変換される。燃焼室18は、排気バルブ22の開動作によって、排気通路24と連通される。排気通路24には、排気浄化装置26が設けられている。更に、排気通路24に排出される排気を吸気通路12に還流させるべく、排気通路24と吸気通路12とが、排気還流通路28によって連通可能とされている。そして、排気還流通路28の流路面積は、バルブアクチュエータ32によってEGRバルブ30の開度が操作されることで、調節される。
As shown in the drawing, a
上記燃料噴射弁40は、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料を、ディーゼル機関10の燃焼室18に噴射供給するものである。詳しくは、燃料噴射弁40は、その先端に円柱状のニードル収納部42が設けられている。そして、ニードル収納部42には、その軸方向に変位可能なノズルニードル44が収納されている。ノズルニードル44は、燃料噴射弁40の先端部に形成されている環状のニードルシート部46に着座することで、ニードル収納部42を外部(燃焼室18)から遮断する一方、ニードルシート部46から離座することで、ニードル収納部42を外部と連通させる。また、ニードル収納部42には、コモンレールから高圧燃料通路48を介して高圧燃料が供給される。
The
ノズルニードル34の背面側(ニードルシート部46と対向する側の反対側)は、背圧室50に対向している。背圧室50には、高圧燃料通路48を介してコモンレールから高圧燃料が供給される。また、ノズルニードル44の中間部には、ニードルスプリング52が備えられており、ニードルスプリング52によりノズルニードル44は燃料噴射弁40の先端側へ押されている。
The back side of the nozzle needle 34 (the side opposite to the side facing the needle seat portion 46) faces the
一方、背圧室50は、オリフィス54を介して、低圧燃料通路56と連通可能となっている。そして、低圧燃料通路56は、燃料タンクと接続されている。上記背圧室50と低圧燃料通路56とは、弁体58によって連通及び遮断される。すなわち、背圧室50と低圧燃料通路56とを連通するオリフィス54が弁体58によって塞がれることで、背圧室50と低圧燃料通路56とが遮断される一方、オリフィス54が開放されることで背圧室50と低圧燃料通路56とが連通される。
On the other hand, the
弁体58は、バルブスプリング60によって燃料噴射弁40の先端側へ押されている。また、弁体58は、電磁ソレノイド62の電磁力により吸引されることで、燃料噴射弁40の後方側に変位可能となっている。
The
こうした構成において、電磁ソレノイド62が通電されず電磁ソレノイド62による吸引力が働いていないときには、弁体58は、バルブスプリング60の力によって、オリフィス54を塞ぐこととなる。一方、ノズルニードル44は、ニードルスプリング52によって燃料噴射弁40の先端側へ押され、ニードルシート部46に着座した状態(燃料噴射弁40の閉弁状態)となる。
In such a configuration, when the
ここで、電磁ソレノイド62が通電されると、電磁ソレノイド62による吸引力により弁体58は燃料噴射弁40の後方側へ変位し、オリフィス54を開放する。これにより、背圧室50の高圧燃料は、オリフィス54を介して低圧燃料通路56へと流出する。このため、背圧室50の高圧燃料がノズルニードル44へ印加する圧力は、ニードル収納部42内の高圧燃料がノズルニードル44に印加する圧力よりも小さくなる。そして、この圧力差による力が、ニードルスプリング52がノズルニードル44を燃料噴射弁40の先端側へ押す力よりも大きくなると、ノズルニードル44がニードルシート部46から離座した状態(燃料噴射弁40の開弁状態)となる。
Here, when the
上記エンジンシステムは、更に、吸気通路12に吸入される吸入空気量のうち、特にスロットルバルブ14の上流の吸入空気量を検出するエアフロメータ70や、吸気通路12内の圧力を検出する吸気圧センサ72、吸気の温度を検出する吸気温センサ74、排気浄化装置26の下流の排気の酸素濃度を検出する空燃比センサ76、ディーゼル機関10の出力軸の回転角度を検出するクランク角センサ78、コモンレール内の燃圧を検出する燃圧センサ80、ディーゼル機関10の冷却水の温度を検出する水温センサ82等、ディーゼル機関10の運転状態を検出する各種センサを備えている。また、エンジンシステムは、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ84を備えている。
The engine system further includes an
更に、エンジンシステムは、電子制御装置(ECU90)を備えている。ECU90は、中央処理装置や常時記憶保持メモリ92を備えており、上記各種センサの検出値を取り込み、これらに基づいて、ディーゼル機関10の出力(出力トルク、排気特性等)を制御する。ここで、常時記憶保持メモリ92とは、ECU90の起動スイッチ(イグニッションスイッチ)の状態にかかわらず常時給電状態とされるバックアップRAMや、給電状態の有無にかかわらず記憶内容を保持する不揮発性メモリ(EEPROM等)など、ECU90の起動スイッチの状態にかかわらず記憶内容を保持するメモリである。
The engine system further includes an electronic control unit (ECU 90). The
図2に、上記出力制御のための燃料噴射制御の処理手順を示す。この処理は、ECU90により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 2 shows a processing procedure of the fuel injection control for the output control. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、アクセルセンサ84によって検出されるアクセルペダルの操作量と、クランク角センサ78の検出値によるディーゼル機関10の出力軸の回転速度とに基づき、アクセルペダルの操作に応じた出力トルクを生成するために要求される噴射量(要求噴射量)を算出する。図3に、アクセルペダルの操作量ACCPと回転速度とから噴射量を算出するマップを示す。なお、図3には、こうして算出される噴射量と回転速度とからコモンレール内の燃圧の目標値(目標燃圧)を設定するマップを併せて示している。目標燃圧は、図示しない別のロジックにて、図3に示すマップにより、回転速度や噴射量が多いほど高圧に設定される。
In this series of processing, first, in step S10, the accelerator pedal operation is performed based on the operation amount of the accelerator pedal detected by the
続くステップS12では、要求噴射量に基づき、噴射段数を設定する。これは、燃焼サイクルの1サイクル内で、パイロット噴射、メイン噴射、アフタ噴射の中からいくつかを選択して、これら選択した噴射を行なう多段噴射制御を行うための処理である。ここで、パイロット噴射は、極微小な燃料が噴射されて着火の直前の燃料と空気との混合を促進させるとともに、メイン噴射後の着火時期の遅れを短縮して窒素酸化物(NOx)の発生を抑制し、燃焼音及び振動を低減する。メイン噴射は、ディーゼル機関の出力トルクの生成に寄与して且つ多段噴射中の最大の噴射量を有する。アフタ噴射は、微粒子物質(PM)を再燃焼させる。ここでは、例えば噴射段数が「2」であるときには、1段のパイロット噴射と、1段のメイン噴射を行い、噴射段数が「4」であるときには、2段のパイロット噴射と1段のメイン噴射と1段のアフタ噴射とを行う。 In subsequent step S12, the number of injection stages is set based on the required injection amount. This is a process for performing multi-stage injection control in which some of the pilot injection, main injection, and after injection are selected within one cycle of the combustion cycle, and these selected injections are performed. Here, in pilot injection, a very small amount of fuel is injected to promote the mixing of fuel and air immediately before ignition, and the ignition timing delay after main injection is shortened to generate nitrogen oxides (NOx). To reduce combustion noise and vibration. The main injection contributes to the generation of output torque of the diesel engine and has the maximum injection amount during multi-stage injection. After-injection recombusts particulate matter (PM). Here, for example, when the number of injection stages is “2”, one stage of pilot injection and one stage of main injection are performed, and when the number of injection stages is “4”, two stages of pilot injection and one stage of main injection are performed. And one-stage after injection.
上記噴射段数の設定は、要求噴射量のみならず、例えば上記水温センサ82によって検出される冷却水の温度等に応じて設定される。
The setting of the number of injection stages is set according to not only the required injection amount but also the temperature of the cooling water detected by the
続くステップS14では、各噴射段の噴射開始時期の指令値(指令噴射開始時期)や各噴射段の噴射期間の指令値(指令噴射期間)を算出する。ここで、指令噴射期間は、燃圧センサによって検出される燃圧と当該噴射段の噴射量とに基づきマップ演算される。そして、ステップS16では、燃料噴射弁40を操作することで、各噴射段の燃料噴射を行なう。なお、ステップS16の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。
In the subsequent step S14, a command value (command injection start timing) for the injection start timing of each injection stage and a command value (command injection period) for the injection period of each injection stage are calculated. Here, the command injection period is map-calculated based on the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor and the injection amount of the injection stage. In step S16, the
上記指令噴射期間を設定するマップは、燃料噴射弁40が基準となる特性を有するとの前提の下に生成されるものである。しかし、実際の燃料噴射弁40の噴射特性には、個体差や経時変化に起因して、上記基準となる特性に対してずれを生じることがある。このため、ディーゼル機関10の出力の制御性を高く維持するためには、噴射特性のずれ量を学習することが望ましい。しかし、上述したように多段噴射を行う際には、燃料噴射によって生成されるディーゼル機関10の出力が多段噴射による平均的な噴射量ずれの影響を受けるために、そのずれ量を学習することが困難である。
The map for setting the command injection period is generated on the assumption that the
すなわち、図4に実線にて示す基準となる噴射特性に対して実際の特性が一点鎖線にて示すようにずれている場合、要求噴射量を、指令噴射量Q11〜Q14の4段の噴射に分割するときと、指令噴射量Q11、Q15の2段に分割するときとでは、多段噴射の噴射量のずれ量が相違する。すなわち、上記4段噴射の場合には、指令噴射量Q11〜Q14と実際の噴射量Q21〜Q24との差が合計のずれ量となる一方、上記2段噴射の場合には、指令噴射量Q11,Q15と実際の噴射量Q21,Q25との差が合計のずれ量となる。 That is, when the actual characteristics deviate from the reference injection characteristics indicated by the solid line in FIG. 4 as indicated by the alternate long and short dash line, the required injection quantity is changed to the four-stage injection of the command injection quantities Q11 to Q14. The amount of deviation in the injection amount of the multi-stage injection differs between when dividing and when dividing into two stages of command injection amounts Q11 and Q15. That is, in the case of the above-described four-stage injection, the difference between the command injection amounts Q11 to Q14 and the actual injection amounts Q21 to Q24 is the total deviation amount, whereas in the case of the two-stage injection, the command injection amount Q11. , Q15 and the actual injection amounts Q21, Q25 are the total deviation amount.
そこで本実施形態では、ディーゼル機関10の燃焼室18から排出直後の酸素濃度(又は燃焼室18における燃焼空気中の酸素濃度)を予測し、この予測値と、上記空燃比センサ76による検出値との差を、多段噴射の1回当たりの噴射に起因する差に換算することで、噴射特性のずれ量を学習する。ここでは、燃料噴射弁40の噴射特性のずれが、図4に示す 性質を有することを利用する。図示されるように、噴射量と噴射期間との間には比例関係があり、噴射特性のずれは、上記比例関係を定める線を噴射期間方向に所定量ずらすものとなる。これは、次の理由による。
Therefore, in the present embodiment, the oxygen concentration immediately after being discharged from the
すなわち、燃料噴射弁40の噴射特性のずれは、図5に示されるように、指令噴射開始時期に対する実際の噴射開始時期の遅れ量のずれとして生じる。図5(a)は、燃料噴射弁40に対する通電信号を示し、図5(b)は、燃料噴射弁40による実際の噴射率を示す。図示されるように、指令噴射開始時期となる時刻t1に燃料噴射弁40に対する通電が開始されるが、実際に燃料噴射弁40が開弁し燃料噴射が開始されるのは、これよりも遅い時刻t2となる。そして、指令噴射開始時期から指令噴射期間が経過する時刻t3に燃料噴射弁40に対する通電が停止されると、噴射率が減少し、燃料噴射が終了する。
That is, the deviation in the injection characteristic of the
ここで、燃料噴射弁40の実際の噴射特性が基準となる噴射特性からずれると、図5(b)に一点鎖線にて示すように、燃料噴射弁40の実際の噴射開始時期が基準となるものに対してずれたものとなる。このため、実際の噴射期間が上記噴射開始時期のずれ分だけ変化し、ひいては噴射量が変化する。このため、先の図4に示した基準となる特性の直線を、噴射期間方向に「t2´−t2」だけオフセットさせたものが、実際の噴射特性となる。
Here, when the actual injection characteristic of the
図4に示す噴射特性のずれによれば、指令噴射期間の長さにかかわらず、噴射量のずれ量は同一となる。そこで、本実施形態では、多段噴射による合計の噴射量についての実際の量と基準となる特性による量との差を、噴射回数によって除算することで、1噴射当たりの噴射量差を算出する。 According to the deviation in the injection characteristics shown in FIG. 4, the deviation amount of the injection amount is the same regardless of the length of the command injection period. Therefore, in the present embodiment, the difference in the injection amount per injection is calculated by dividing the difference between the actual amount of the total injection amount by the multistage injection and the amount by the reference characteristic by the number of injections.
図6に、本実施形態にかかる噴射特性のずれ量の学習処理の手順を示す。この処理は、ECU90により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 6 shows the procedure of the learning process of the injection characteristic deviation amount according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS20において、学習条件が成立したか否かを判断する。この学習条件としては、回転速度の変化量が所定以下である状態が規定時間以上継続することや、噴射量の変化量が所定以下である状態が規定時間以上継続すること等、要は、ディーゼル機関10の運転状態が定常状態であることとすればよい。
In this series of processing, first, in step S20, it is determined whether or not a learning condition is satisfied. The learning conditions include that the state in which the amount of change in the rotational speed is less than or equal to a predetermined time continues for a specified time or that the state in which the amount of change in the injection amount is less than or equal to a predetermined time continues for a specified time. The operating state of the
続くステップS22においては、先の図2の処理にて算出される要求噴射量や、EGRバルブ30の開度、各種センサの検出値に基づき、排気中の酸素濃度を予測する。ここではまず、エアフロメータ70の検出値や、吸気圧センサ72の検出値、吸気温センサ74の検出値、EGRバルブ30の開度等に基づき、燃焼室18への流入気体の酸素濃度を算出する。この算出手法としては、例えば上記特許文献1に記載された手法とすればよい。そして、酸素濃度が算出されると、燃焼室18内の気体中の酸素量から要求噴射量の燃料の燃焼によって消費される酸素量を減算することで、排気中の酸素濃度を算出する。この算出手法も、例えば上記特許文献1に記載された手法とすればよい。
In the subsequent step S22, the oxygen concentration in the exhaust gas is predicted based on the required injection amount calculated in the processing of FIG. 2, the opening degree of the
続くステップS24においては、空燃比センサ76の検出値を取得する。そして、ステップS26では、ステップS22の処理による酸素濃度の予測値と上記検出値とのずれに基づき、実際に噴射された燃料量と要求噴射量とのずれ量を算出する。すなわち、単位噴射量当たりにこれを燃焼させるために必要な酸素濃度は予め求めることができるため、予測値と検出値との差に燃焼室18内の気体量を乗算することで燃焼室18内の酸素量を算出し、この酸素量を上記必要な酸素濃度で除算することで多段噴射による噴射量の合計のずれ量を算出することができる。
In the subsequent step S24, the detection value of the air-
続くステップS28においては、一回の噴射あたりの噴射量のずれ量(学習値)を算出する。これは、上記ステップS26にて算出される合計の噴射量のずれ量を噴射回数で徐算することで算出することができる。 In the subsequent step S28, a deviation amount (learning value) of the injection amount per injection is calculated. This can be calculated by gradually calculating the total injection amount deviation calculated in step S26 by the number of injections.
上記学習値が算出されると、ステップS30においてこの学習値を、先の図1に示した常時記憶保持メモリ92に記憶する。詳しくは、学習値は、図7に示すように、ディーゼル機関10の出力軸の回転速度とコモンレール内の燃圧とによって分割される複数の領域毎に学習され、記憶される。これは以下の理由による。
When the learning value is calculated, the learning value is stored in the constant
上述したように、上記燃料噴射弁40の指令噴射開始時期に対する実際の噴射開始時期の遅延量のずれに起因した噴射特性のずれは、燃料噴射弁40に供給される燃料の圧力に顕著に依存する。このため、噴射特性のずれ量は、燃圧によって分割された領域毎に各別に学習されることが望ましい。このことは、検出される酸素濃度のずれ量が燃料噴射弁40の噴射特性のずれ量によって一義的に定まるなら、燃圧毎に分割された領域毎に各別に学習される学習値を用いることで、酸素濃度の予測値と検出値との差を高精度に補償することができることを意味する。
As described above, the deviation of the injection characteristic due to the deviation of the delay amount of the actual injection start timing with respect to the command injection start timing of the
しかし実際には、上記予測値と検出値との差を生じさせる要因としては、燃料噴射弁40の噴射特性のずれによるものが支配的であるものの、予測値を算出するために用いるセンサの検出誤差が含まれている。一方、先の図3に示したように、燃圧が一定であっても、回転速度や噴射量は様々な値をとり得、このため、エアフロメータ70によって検出される吸入空気量や空燃比センサ76によって検出される酸素濃度等も様々な値をとり得る。したがって、燃圧によって分割された複数の領域毎に学習値を記憶したのでは、同一の燃圧における学習時であっても回転速度や噴射量等が異なることでこれらの検出誤差の大きさが変動することに起因して、学習値が収束しないおそれがある。
In practice, however, the cause of the difference between the predicted value and the detected value is predominantly due to the difference in the injection characteristics of the
上記センサによる検出誤差をも管理するためには、噴射量と回転速度とによって分割される領域毎に学習値を学習することが望ましい。一方、上述したように燃料噴射弁40の噴射特性のずれ量を管理する上では、燃圧によって分割された領域毎に学習値を学習することが望ましい。また、燃圧は、先の図3に示したように、回転速度と噴射量とによって定まる。このことは、燃圧と回転速度とから噴射量が定まることを意味する。したがって、回転速度と燃圧とによって分割される領域毎に学習値を学習するなら、上記センサによる検出誤差をも管理することができる。すなわち、これにより、各領域において検出される学習値には、噴射特性のずれに加えて、センサによる検出誤差としてその領域固有の量が含まれることとなる。このため、ディーゼル機関10の運転状態の変化によって学習値が変動することを回避することができる。
In order to manage the detection error by the sensor, it is desirable to learn the learning value for each region divided by the injection amount and the rotation speed. On the other hand, as described above, in order to manage the deviation amount of the injection characteristic of the
なお、先の図6のステップS20において否定判断されるときや、ステップS30の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made in step S20 of FIG. 6 or when the process of step S30 is completed, this series of processes is temporarily terminated.
図8に、本実施形態における上記学習値を用いたディーゼル機関10の出力制御の補正にかかる処理手順を示す。この処理は、ECU90により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 8 shows a processing procedure for correcting output control of the
この一連の処理においては、まずステップS40において、ディーゼル機関10の運転状態に基づき、EGRバルブ30の開度の基本値を設定する。ここでは、例えば回転速度及び噴射量から基本値を定める2次元マップを用いて、基本値をマップ演算すればよい。続くステップS42においては、ディーゼル機関10の運転状態に基づき、酸素濃度の目標値(目標酸素濃度)を算出する。ここでは、例えば回転速度及び噴射量から目標酸素濃度を定める2次元マップを用いて、目標酸素濃度をマップ演算すればよい。続いてステップS44においては、酸素濃度の予測値を、先の図7に示したマップに記憶される学習値に基づき算出する。ここでは、要求噴射量を学習値によって補正したものを用いて先の図6のステップS22における処理を行なうことで、予測値を算出すればよい。すなわち、要求噴射量を、例えば先の図4に示した指令噴射量Q11〜Q14の4つの噴射量に分割する場合、学習値を4倍した値だけ要求噴射量を増加補正したものを用いて上記処理を行なえばよい。また、要求噴射量を指令噴射量Q11,Q15の2つの噴射量に分割する場合、学習値を2倍した値だけ要求噴射量を増加補正すればよい。
In this series of processes, first, in step S40, the basic value of the opening degree of the
続くステップS46においては、目標酸素濃度と予測値との差に基づくフィードバック補正量を算出する。ここでは、予測値は、ディーゼル機関10の燃焼室18内の酸素濃度を正確に表すものとして用いられている。すなわち、空燃比センサ76によって検出される酸素濃度は燃焼室18の酸素濃度と比較して応答遅れによる誤差を伴うものであるため、ここでは、予測値を目標酸素濃度にフィードバック制御すべく、補正量を算出する。ステップS48では、EGRバルブ30の開度の基本値を上記補正量にて補正する。そして、ステップS50では、上記補正量にて補正された基本値にてEGRバルブ30の開度を操作することで、実際の酸素濃度を目標酸素濃度にフィードバック制御する。これにより、実際の噴射量が指令噴射量よりも多くなること等により学習値が大きくなるほど、酸素濃度を増加させるべく、EGRバルブ30の開度が減少操作される。
In the subsequent step S46, a feedback correction amount based on the difference between the target oxygen concentration and the predicted value is calculated. Here, the predicted value is used as an accurate representation of the oxygen concentration in the
このように、本実施形態では、酸素濃度の予測値と検出値とのずれ量を噴射特性のずれとして学習し、酸素濃度のずれをEGRバルブの操作による排気還流量(EGR量)の補正によって補償した。これにより、上記学習値に燃料噴射弁40の噴射特性のずれ以外の要因がある場合であっても、酸素濃度を高精度に制御することができる。これに対し、燃料噴射弁40による燃料噴射量を補正する場合には、学習値に上記センサの検出誤差等による影響が含まれる場合に、出力トルクの意図せぬ変化を招くことがある。
As described above, in this embodiment, the deviation amount between the predicted value and the detected value of the oxygen concentration is learned as the deviation in the injection characteristics, and the deviation in the oxygen concentration is corrected by correcting the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) by operating the EGR valve. Compensated. Thereby, even if there is a factor other than the deviation of the injection characteristic of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)燃料噴射制御に伴うディーゼル機関10の排気中の酸素濃度の予測値と検出値との差を多段噴射の1回当たりの噴射による差に換算することで、噴射回数による影響を除去してディーゼル機関10の燃料噴射弁40の噴射特性のずれ量を学習することができる。
(1) By converting the difference between the predicted value and the detected value of the oxygen concentration in the exhaust of the
(2)噴射特性のずれは、噴射開始時期の指令値に対する実際の噴射開始時期の遅れ量のずれに起因して噴射期間がずれることによるものであるとして、噴射期間のずれを定量化したものを噴射特性のずれ量として学習した。これにより、噴射特性のずれ量を定量化する際に用いられるパラメータ数を低減することができる。 (2) The deviation in the injection period is quantified by assuming that the deviation in the injection characteristic is caused by the deviation in the injection period due to the deviation in the actual injection start timing from the command value of the injection start timing. Was learned as a deviation amount of the injection characteristic. Thereby, the number of parameters used when quantifying the deviation | shift amount of an injection characteristic can be reduced.
(3)酸素濃度の検出値及び予測値の差に基づき多段噴射に伴う噴射量の合計のずれ量を算出し、この合計のずれ量を多段噴射の噴射回数によって除算することで噴射特性のずれ量を算出した。これにより、1回の噴射に伴う噴射量のずれ量を噴射特性のずれ量として算出することができる。 (3) Based on the difference between the detected value and the predicted value of the oxygen concentration, the total deviation amount of the injection amount associated with the multistage injection is calculated, and this total deviation amount is divided by the number of injections of the multistage injection, thereby causing a deviation in the injection characteristics. The amount was calculated. Thereby, the amount of deviation of the injection amount accompanying one injection can be calculated as the amount of deviation of the injection characteristic.
(4)燃圧によって定義される複数の領域毎に噴射特性のずれ量を学習することで、噴射特性のずれ量の燃圧依存性を学習することができる。 (4) By learning the deviation amount of the injection characteristic for each of a plurality of regions defined by the fuel pressure, it is possible to learn the fuel pressure dependency of the deviation amount of the injection characteristic.
(5)ディーゼル機関10の出力軸の回転速度と燃圧とによって定義される複数の領域毎に噴射特性のずれ量を学習することで、回転速度と噴射量とに応じた各種検出誤差によるずれ量の変動を抑制することができる。
(5) By learning the deviation amount of the injection characteristic for each of a plurality of regions defined by the rotational speed and fuel pressure of the output shaft of the
(6)酸素濃度の予測値を目標値にフィードバック制御すべくEGRバルブ30の開度を操作するに際し、学習されるずれ量に基づき算出された予測値を用いた。これにより、ディーゼル機関10の過渡運転時等における実際の酸素濃度と検出値とのずれによる制御性の低下を好適に回避することができるとともに、燃料噴射弁40の噴射特性のずれによる酸素濃度の制御性の低下を補償することができる。
(6) When the opening degree of the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、噴射特性のずれ量の学習値に基づき、燃料噴射制御自体を補正する。図9に、本実施形態にかかる燃料噴射制御の処理手順を示す。この処理は、ECU90により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
In the present embodiment, the fuel injection control itself is corrected based on the learned value of the deviation amount of the injection characteristic. FIG. 9 shows a processing procedure of fuel injection control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS60において、先の図2のステップS12の処理に付随して算出される指令噴射量を取得する。続くステップS62では、学習値により指令噴射量を補正する。ここでは、単純に指令噴射量から学習値を減算すればよい。続くステップS64では、補正後の指令噴射量と燃圧とに基づき、補正後の指令噴射量を指令噴射期間に換算する。そしてステップS66では、上記指令噴射期間に応じて燃料噴射弁40を操作する。
In this series of processes, first, in step S60, a command injection amount calculated in association with the process of step S12 of FIG. 2 is acquired. In the subsequent step S62, the command injection amount is corrected by the learned value. Here, the learning value may be simply subtracted from the command injection amount. In the subsequent step S64, the corrected command injection amount is converted into a command injection period based on the corrected command injection amount and the fuel pressure. In step S66, the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の上記(1)〜(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (5) described above.
(7)燃料噴射弁40の操作量を設定するに際し、学習される噴射特性のずれ量に応じて、その設定を補正した。これにより、噴射特性のずれにかかわらず、実際の噴射量と指令値とを高精度に一致させることができる。
(7) When setting the operation amount of the
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1及び第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first and second embodiments.
図10に、本実施形態にかかる燃料噴射弁40の噴射特性を示す。図中、実線は、燃料噴射弁40の基準となる特性を示す。図示されるように、燃料噴射弁40の噴射特性は、噴射期間と噴射量との間に比例関係を有して且つ、その比例係数が変化する変曲点を有することによって特徴付けられる。また、一点鎖線にて、燃料噴射弁40の個体差や経時変化に起因して噴射特性が基準となる特性からずれた場合の一例を示す。図示されるように、この場合にも、噴射量と噴射期間とを関係付ける直線が、オフセット量ΔTQだけ噴射期間方向にずれたものとなっている。このため、変曲点を定める噴射量の値は不変であり、変曲点を定める噴射期間がオフセット量ΔTQだけずれたものとなっている。
FIG. 10 shows the injection characteristics of the
そこで本実施形態では、オフセット量ΔTQだけ上記直線がずれるとの想定下、噴射回数と変曲点とに基づき、燃料噴射弁40の噴射特性のずれ量を算出する。詳しくは、変曲点よりも微小な噴射量におけるずれ量ΔQdと、変曲点よりも多量の噴射量におけるずれ量ΔQuとの間には、「ΔQu=α×ΔQd」の関係がある。この係数αは、基準となる特性における直線の傾きによって定めることができる。このため、本実施形態では、予めこの係数αを燃料噴射弁40に固有の値として取得しておき、これを用いて噴射特性のずれ量を算出する。
Therefore, in this embodiment, assuming that the straight line is shifted by the offset amount ΔTQ, the shift amount of the injection characteristic of the
すなわち、例えば指令噴射量がQ11〜Q14からなる4段の燃料噴射において、実際の噴射量がQ21〜Q24である場合、4段の噴射による合計の噴射量のずれ量は、
3×ΔQd+ΔQu=(3+α)×ΔQd
となる。
That is, for example, in the four-stage fuel injection in which the command injection amount is Q11 to Q14, when the actual injection amount is Q21 to Q24, the deviation amount of the total injection amount by the four-stage injection is
3 × ΔQd + ΔQu = (3 + α) × ΔQd
It becomes.
このため、噴射特性のずれ量として、ずれ量ΔQdを学習することができる。そして、これにより、ディーゼル機関10の出力制御の態様を補正することができる。以下、本実施形態にかかる学習値を、第1の実施形態及び第2の実施形態に適用する場合について説明する。
For this reason, the deviation amount ΔQd can be learned as the deviation amount of the injection characteristics. Thus, the output control mode of the
<第1の実施形態に適用する場合>
この場合、先の図8のステップS44において酸素濃度の予測値を算出するに際し、要求噴射量を、各噴射段の指令噴射量、係数α、噴射回数に応じて補正すればよい。例えば先の図10に示したように指令噴射量がQ11〜Q14からなる場合、要求噴射量を「(3+α)×ΔQd」で補正すればよい。
<When applied to the first embodiment>
In this case, when calculating the predicted value of the oxygen concentration in step S44 of FIG. 8, the required injection amount may be corrected according to the command injection amount, the coefficient α, and the number of injections of each injection stage. For example, when the command injection amount is composed of Q11 to Q14 as shown in FIG. 10, the required injection amount may be corrected by “(3 + α) × ΔQd”.
<第2の実施形態に適用する場合>
この場合、先の図9のステップS62において、各指令噴射量を、係数αと、学習されたずれ量ΔQdとに基づき補正すればよい。例えば先の図10に示したように指令噴射量がQ11〜Q14からなる場合、指令噴射量Q1〜Q3については、ずれ量ΔQdだけ減少補正し、指令噴射量Q4については、「α×ΔQd」だけ減少補正する。
<When applied to the second embodiment>
In this case, in step S62 of FIG. 9, each command injection amount may be corrected based on the coefficient α and the learned deviation amount ΔQd. For example, when the command injection amount is composed of Q11 to Q14 as shown in FIG. 10, the command injection amount Q1 to Q3 is corrected to decrease by the deviation amount ΔQd, and the command injection amount Q4 is “α × ΔQd”. Only a decrease correction.
以上説明した本実施形態では、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(6)の効果、先の第2の実施形態の上記(7)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 In the present embodiment described above, the effects (1), (2), (4) to (6) of the previous first embodiment and the effect (7) of the previous second embodiment are achieved. In addition, the following effects can be obtained.
(8)変曲点よりも微小噴射側でのずれ量ΔQdと、係数αとに基づき、燃料噴射特性のずれを一義的に定めることができる。 (8) The deviation of the fuel injection characteristic can be uniquely determined based on the deviation amount ΔQd on the minute injection side from the inflection point and the coefficient α.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiments may be implemented with the following modifications.
・上記各実施形態では、燃料噴射弁40の噴射特性のずれを、指令噴射開始時期に対する実際の噴射開始時期の遅れ量のずれ量分だけ実際の噴射期間がずれることによるものとしたがこれに限らない。図11(a)に指令噴射期間、図11(b)にノズルニードル44のリフト量、図11(c)に噴射率について、上記各実施形態とは別の特性におけるそれぞれの推移例を示す。図中、実線にて示されるように、指令噴射開始時期から所定量Δだけ遅延してノズルニードル44が変位を開始する(燃料噴射弁40が開弁する)ことで燃料噴射が開始される。この場合、一点鎖線にて示すように、燃料噴射弁40の実際の開弁開始時期がオフセット量ΔTQだけ変化すると、実際の噴射期間のずれは、オフセット量ΔTQとはならない。これは、指令噴射期間の経過時におけるノズルニードル44のリフト量に依存して、同経過時から実際の噴射終了までの時間が変化することによる。
In each of the above embodiments, the deviation of the injection characteristic of the
この場合であれ、噴射特性のずれを、噴射量と噴射期間とによって定義される直線を噴射期間方向にずらしたものによってよく近似することができる。ただし、例えば、実際の噴射量のずれを検出した後、この検出値と指令噴射量とから、噴射開始時期のずれ量であるオフセット量ΔTQを定量化することで、これを学習値としてもよい。また、これに代えて、噴射量と燃圧とによって分割される領域毎に噴射特性のずれ量を学習することで、上記噴射量のずれ量の指令噴射量への依存性を学習してもよい。 Even in this case, the deviation of the injection characteristic can be approximated by a straight line defined by the injection amount and the injection period shifted in the injection period direction. However, for example, after detecting the deviation of the actual injection amount, the offset amount ΔTQ, which is the deviation amount of the injection start timing, is quantified from the detected value and the command injection amount, and this may be used as the learning value. . Alternatively, the dependency of the injection amount deviation amount on the command injection amount may be learned by learning the deviation amount of the injection characteristic for each region divided by the injection amount and the fuel pressure. .
・更に、燃料噴射弁40の噴射特性のずれとしては、指令噴射開始時期に対する実際の噴射開始時期の遅れ量のずれに起因するものに限らない。いずれにせよ、多段噴射を行うに際し、酸素濃度の予測値と検出値との差を1回あたりの噴射による差に換算することで、噴射特性のずれ量を学習することは有効である。
Further, the deviation in the injection characteristic of the
・センサの検出誤差を別途補正する処理をするなら、燃圧によって分割される1次元の領域において学習値を学習することで、燃料噴射弁40の噴射特性のずれを高精度に学習することができる。
-If processing for correcting the detection error of the sensor is performed separately, it is possible to learn the deviation of the injection characteristic of the
・上記第2の実施形態において、指令噴射量を学習値で補正する代わりに、指令噴射期間を学習値で補正してもよい。 In the second embodiment, instead of correcting the command injection amount with the learned value, the command injection period may be corrected with the learned value.
10…ディーゼル機関、40…燃料噴射弁、70…エアフロメータ、76…酸素センサ、90…ECU(燃料噴射制御装置の一実施形態)、92…常時記憶保持メモリ(記憶手段の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記燃料噴射制御に伴う前記内燃機関の排気中の酸素濃度の予測値を算出する手段と、
前記酸素濃度の検出値と前記予測値との差を前記多段噴射の1回当たりの噴射による差に換算することで、前記内燃機関の燃料噴射弁の噴射特性のずれ量を学習する学習手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。 In a fuel injection control device for controlling the output of an internal combustion engine by multistage injection in which fuel injection is performed a plurality of times in one combustion cycle,
Means for calculating a predicted value of oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine accompanying the fuel injection control;
Learning means for learning a deviation amount of a fuel injection valve of the internal combustion engine by converting a difference between the detected value of the oxygen concentration and the predicted value into a difference due to one injection of the multi-stage injection; A fuel injection control device comprising:
前記学習手段は、前記噴射期間のずれを定量化したものを前記ずれ量として学習することを特徴とする請求項1記載の燃料噴射制御装置。 The deviation of the injection characteristic is due to the deviation of the injection period due to the deviation of the delay amount of the actual injection start timing with respect to the command value of the injection start timing.
2. The fuel injection control apparatus according to claim 1, wherein the learning means learns the amount of deviation as a quantified amount of deviation in the injection period.
前記学習手段は、前記検出値及び前記予測値の差と前記内燃機関において燃焼に供される空気量とに基づき前記多段噴射に伴う噴射量の合計のずれ量を算出する手段と、前記実際の噴射開始時期の遅れ量のずれ分だけ噴射期間がずれるとの想定の下で前記多段噴射の噴射回数及び前記変曲点に基づき前記合計のずれ量から前記噴射特性のずれ量を算出する算出手段とを備えることを特徴とする請求項2記載の燃料噴射制御装置。 The fuel injection valve has a proportional relationship between the injection period and the injection amount, and has an inflection point at which the proportionality coefficient changes.
The learning means calculates a total deviation amount of the injection amount accompanying the multi-stage injection based on a difference between the detected value and the predicted value and an air amount provided for combustion in the internal combustion engine; A calculation means for calculating a deviation amount of the injection characteristic from the total deviation amount based on the number of injections of the multistage injection and the inflection point on the assumption that the injection period is shifted by a deviation amount of the delay amount of the injection start timing. The fuel injection control device according to claim 2, further comprising:
前記複数の領域毎に学習される前記噴射特性のずれ量を記憶する記憶手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。 The learning means learns the deviation amount of the injection characteristic for each of a plurality of regions defined by the pressure of fuel supplied to the fuel injection valve,
The fuel injection control device according to claim 1, further comprising storage means for storing a deviation amount of the injection characteristic learned for each of the plurality of regions.
前記複数の領域毎に学習される前記噴射特性のずれ量を記憶する記憶手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。 The learning means learns the amount of deviation in the injection characteristics for each of a plurality of regions defined by the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve and the rotational speed of the output shaft of the internal combustion engine,
The fuel injection control device according to claim 1, further comprising storage means for storing a deviation amount of the injection characteristic learned for each of the plurality of regions.
前記予測値を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記排気中の酸素濃度を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを更に備え、
前記操作手段は、前記フィードバック制御に用いる前記予測値として、前記学習手段によって学習されるずれ量を用いて算出された予測値を用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。 Target value calculating means for calculating a target value of oxygen concentration in the exhaust;
Operation means for operating an actuator for controlling the oxygen concentration in the exhaust gas in order to feedback-control the predicted value to the target value;
The said operation means uses the predicted value calculated using the deviation | shift amount learned by the said learning means as the said predicted value used for the said feedback control, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Fuel injection control device.
前記操作手段は、前記予測値を前記目標値にフィードバック制御すべく、前記EGRバルブの開度を操作することを特徴とする請求項7記載の燃料噴射制御装置。 The internal combustion engine includes an exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas discharged to an exhaust system to an intake system, and an EGR valve for adjusting a flow area of the exhaust gas recirculation passage,
8. The fuel injection control apparatus according to claim 7, wherein the operating means operates an opening of the EGR valve so as to feedback control the predicted value to the target value.
前記開閉操作手段は、前記指令値に応じて前記燃料噴射弁の操作量を設定するに際し、前記学習手段によって学習される前記ずれ量に応じて、その設定を補正することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。 An opening / closing operation means for opening / closing the fuel injection valve based on a command value of an injection amount for the fuel injection valve;
The opening / closing operation means corrects the setting according to the deviation amount learned by the learning means when setting the operation amount of the fuel injection valve according to the command value. The fuel-injection control apparatus in any one of 1-6.
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